基于STEM理念的小學科學實驗教學IISDE模式的實施

文/廣州市越秀區(qū)雅荷塘小學 鐘書彥

與傳統(tǒng)科學課程內(nèi)容不同，STEM課程強調(diào)為學生提供學習情境，真實性較強的學習情境更能激發(fā)學生的求知欲及主觀能動性。

一、STEM教育視野下的IICDE教學模式

基于科學實驗課程的特點，結(jié)合STEM教育課程設計，我們研究形成IICDE模式，力求最大限度發(fā)揮教師的指導作用以及學生的主體地位，在一定范圍內(nèi)進行自主探究、團隊合作，經(jīng)歷操作性較強的科學探究過程。IICDE模式分為以下5個階段。

1.引入 （Introduce）： 教師為學生提供問題情境 （項目、真實問題、工程設計等），引導學生提出問題、分析問題，了解學生的前概念，分析學生的儲備知識以及技能情況，明確解決問題所需的知識和技能。最后教師與學生共同理清問題，循序漸進地組織后面的探究活動。

2.探究 （Inquiry）：該階段中學生將對問題進行深入剖析，教師通過方向指導引導學生進行思考與探究，學生在這一階段中將經(jīng)歷自己進行實驗設計、實驗探究、記錄數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論的過程，在探究過程中進行意義建構，教師作為組織者及引導者，組織學生進行團隊合作，引導學生進行合理地思考與探究。

3.構建理論（Constructing theory）：學生通過查閱資料對上述階段的探究結(jié)論進行解釋，教師從旁進行疑難解惑，若出現(xiàn)大面積的學生對概念或知識理解不清，教師進行一定的強化指導與練習，該階段使學生在上一階段進行的意義建構知識系統(tǒng)化，并對探究方案的設計尋求理論知識的支撐。

4.設計或建造 （DesignorBuild）：基于以上階段的積累，學生對解決問題所需的科學原理和知識技能有了一定的了解，該階段學生將進行頭腦風暴，團隊合作用多種方法進行問題的解決，設計和分析合理的模型或建造實體模型以解決問題，對想法或模型進行反思及多次測試，對數(shù)據(jù)進行測量和分析，優(yōu)化結(jié)構等。

5.評價與匯報 （Evaluation and Report）：學生通過對探究結(jié)果的交流，按照教師出示的評價表格進行自評及他評，回顧反思在該探究過程中的不足，并依據(jù)探究和調(diào)查得到的結(jié)果證據(jù)，形成對某一現(xiàn)象或問題的解釋及解決方法，用信息技術或文本材料創(chuàng)建解釋報告。

二、IICDE教學模式運用實踐舉例

如五年級上冊教科版 “沉與浮”單元，該單元由 “物體在水中是沉還是浮” “沉和浮與什么因素有關” “橡皮泥在水中的沉浮”“造一艘小船” “浮力” “下沉的物體會受到水的浮力嗎” “馬鈴薯在水中的沉浮” “探索馬鈴薯沉浮的原因”八課組成。該單元的核心概念是 “物體在液體中會受到浮力的作用，浮力的大小與物體的排開水有關，物體的密度決定其在水中的沉浮情況”。

將IICDE教學模式運用至該單元，提出基于工程設計的學習，將實驗教學過程糅合其中：第1課（探測前概念，引入問題），通過問題導向的方式探清學生的前概念，了解學生對浮力的初步認識，并提出該單元的工程問題：建造一艘載重量達到自身重量兩倍的小船。第2至4課時 （精準探究，建構理論知識），讓學生進行探究實驗的設計與實施，在實驗過程中，探究浮力與物體的體積及排開水的關系，親歷體驗探究，最后搜集相關資料，整合并總結(jié)歸納知識，構建關于浮力的知識網(wǎng)絡。實現(xiàn)前概念向科學概念的順利轉(zhuǎn)變。第5至7課時 （合理設計與制作），在這一環(huán)節(jié)中，學生需要設計合適的方案，設計并嘗試制作小船的模型，小組成員分工合作，對理論知識進行實踐應用，通過完善和改進，提高解決問題的能力。第8課時 （評價與反思），小組進行成果的分享，根據(jù)PMIQ評價表格對自己進行審視評價，成員之間互相進行評價。

對浮力的深刻理解是設計與建造的基礎，學生通過開放式的探究活動進行實驗設計、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論、搜集資料等環(huán)節(jié)加深對浮力的理解，在后面的課中利用提供的材料設計并制作小船的模型，在制作過程中反復對模型進行測試，收集數(shù)據(jù)，反思改進，從中提高綜合的科學素養(yǎng)。

IICDE教學模式作為一種教育實踐，改變了傳統(tǒng)的教學手段，在一定程度上，它使學生和教師的角色發(fā)生了轉(zhuǎn)變，教師轉(zhuǎn)變成引導者，根據(jù)學生的活動，適時地為學生提供幫助，進行指導。在這種教學模式下，學生動手做，積極進行思考，體驗學習的過程，培養(yǎng)團隊合作的能力，加深對學科的理解。